Stocke, um agente a serviço do reino de Alistel, ganha acesso à White Chronicle, uma relíquia poderosa que permite viajar entre linhas do tempo alternativas. Os jogadores precisam retornar a momentos decisivos da história para alterar os acontecimentos e impedir que o continente seja tomado pela desertificação.
O combate acontece em uma grade e foca no posicionamento tático. Os jogadores podem empurrar inimigos por um campo de batalha 3x3 para reuni-los, causando mais dano com ataques em área e construindo longas sequências de combos por meio de golpes coordenados do grupo.
A história se desenrola por meio de um mapa baseado em nós que acompanha o progresso em duas realidades separadas. Cada escolha pode afetar se personagens importantes vivem ou morrem, remodelar a situação política e determinar como o conflito maior acaba por se resolver.
Radiant Historia combina sistemas complexos de viagem no tempo com uma trama política em camadas. Também destaca o Nintendo DS por sua arte de personagens marcante e por um nível de profundidade estratégica incomum em jogos de RPG para portáteis.